JP2005176380A - 無線通信システムにおいてチャネル相関を使用した自動データ速度制御のための方法および装置 - Google Patents
無線通信システムにおいてチャネル相関を使用した自動データ速度制御のための方法および装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005176380A JP2005176380A JP2004356521A JP2004356521A JP2005176380A JP 2005176380 A JP2005176380 A JP 2005176380A JP 2004356521 A JP2004356521 A JP 2004356521A JP 2004356521 A JP2004356521 A JP 2004356521A JP 2005176380 A JP2005176380 A JP 2005176380A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data rate
- signal quality
- wireless communication
- rate
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
- H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
- H04W28/22—Negotiating communication rate
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
- H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/02—Details
- H04L12/16—Arrangements for providing special services to substations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
【課題】無線LANなどの無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明による無線通信デバイスは、チャネル相関測定値に基づいて送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む。チャネル相関測定値は、例えば、チャネル・マトリックスの固有値または特異値であってよい。データ速度制御装置はまた、データ速度を決定する際に、信号の品質、またはチャネルの遅延スプレッド、またはその両方を考慮することができる。
【選択図】図3
【解決手段】本発明による無線通信デバイスは、チャネル相関測定値に基づいて送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む。チャネル相関測定値は、例えば、チャネル・マトリックスの固有値または特異値であってよい。データ速度制御装置はまた、データ速度を決定する際に、信号の品質、またはチャネルの遅延スプレッド、またはその両方を考慮することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、一般に、無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)などの無線通信システムに関し、より詳細には、そのような無線通信システムにおけるデータ速度制御技術に関する。
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、2003年12月9日に出願した米国仮出願第60/528,171号の優先権を主張するものである。
無線通信は、一般に、送信機の電力レベルを上げることによって、または送信データ速度をより頑健なデータ速度に下げることによって、より信頼できるものにすることができる。しかし、送信電力レベルは、一般に、規制や無線デバイスの設計上の制約によって制限される。例えば、ほとんどの国または地域には、周波数帯域それぞれに対して特定の電力レベル制限を指定する規制がある。さらに、設計上の制約は、一般に、無線デバイスのコスト、サイズ、および消費電力を制限する。
無線通信は、一般に、送信機の電力レベルを上げることによって、または送信データ速度をより頑健なデータ速度に下げることによって、より信頼できるものにすることができる。しかし、送信電力レベルは、一般に、規制や無線デバイスの設計上の制約によって制限される。例えば、ほとんどの国または地域には、周波数帯域それぞれに対して特定の電力レベル制限を指定する規制がある。さらに、設計上の制約は、一般に、無線デバイスのコスト、サイズ、および消費電力を制限する。
いくつかの標準が実施され、または提案されており、それらには、無線デバイスがその標準に準拠するためにサポートしなければならない1組の最低限の要件が記載されている。IEEE802.11標準、およびIEEE802.11標準の様々な拡張版、またはヨーロッパのHIPERLAN/2標準などの所与の標準に合致するためには、特定の無線デバイスは、要件の中でも特に1組の必須のデータ速度をサポートしなければならない。しかし、所与の無線デバイスによって特定の利用可能なデータ速度を選択することについては、それらの標準の範囲外である。一般に、送信電力レベルの選択とそれに対応する送信データ速度の選択の間には反比例の関係がある。さらに、いくつかの変調スキームの場合、データ速度が高速になるほど、電力増幅器中の直線性がより要求される。したがって、送信データ速度を上げるためには、例えば、一般に、それに対応して送信電力レベルを下げなければならない。同様に、送信電力レベルを上げるためには、一般に、それに対応して送信データ速度を下げなければならない。
参照により本明細書に組み込まれている、2003年12月26日に出願した「Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System(無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置)」という名称の米国特許出願第10/745,883号は、送信データのための送信速度を信号の品質および送信電力レベルに基づいて選択するデータ速度制御装置を開示している。この開示したデータ速度制御装置は、現在の信号の品質が所与のデータ速度に要求されている最低限の信号品質よりも低い場合にはデータ速度を下げ、現在の信号の品質が所与のデータ速度に要求されている最低限の信号品質よりも高い場合にはデータ速度を上げる、データ速度アドバイスに基づいて、送信速度を適応させることができる。
米国特許出願第10/745,883号
IEEEの「Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems−LAN/MAN Specific Requirements−Part 11: Wireless MAC and PHY Specifications: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz band in Europe(システム間の電気通信および情報交換のための標準の補遺―LAN/MAN特定要件―第2部:無線MACおよびPHYの仕様:ヨーロッパにおける5GHz帯域のスペクトルおよび伝送電力の拡張)」P.802.11h・D2.0(2002年3月)
A.van Zelst、J.S.Hammerschmidt著「A Single Coefficient Spatial Correlation Model for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Radio Channels(複数入力複数出力(MIMO)無線チャネルのための単一係数空間相関モデル)」(URSI XXVII総会(2002年8月17〜24日)議事録、1〜4(2002年))
無線LANなどの無線通信システムにおいて、自動データ速度制御のための改良された方法および装置が必要とされている。
一般に、無線LANなどの無線通信システムにおける自動データ速度制御のための方法および装置が提供される。本発明による無線通信デバイスは、チャネル相関測定値に基づいて送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む。チャネル相関測定値は、例えば、チャネル・マトリックスの固有値または特異値であってよい。データ速度制御装置はまた、データ速度を決定するにあたって、信号の品質、またはチャネルの遅延スプレッド、またはその両方を考慮することができる。
以下の詳細な説明および図面を参照することによって、本発明および本発明のさらなる特徴および利点をより完全に理解できるであろう。
以下の詳細な説明および図面を参照することによって、本発明および本発明のさらなる特徴および利点をより完全に理解できるであろう。
図1は、本発明が動作可能な無線ネットワーク環境100を示す。無線ネットワーク環境100は、例えば、無線LANまたはその一部であってよい。図1に示すように、いくつかの局200−1〜200−Nが、無線ディジタル通信システム100において1つまたは複数の無線チャネルを介して通信を行っている。局200−1〜200−Nをまとめて「局200」と呼び、以下に図2に関連して説明する。アクセス・ポイント120は、一般的に、その他のアクセス・ポイント(図示せず)を有する有線配信ネットワーク105に接続されている。アクセス・ポイント120は、一般的に、周知の方法で制御機能および管理機能を提供している。さらに、アクセス・ポイント120は、すべてのトラフィックが中継される中央ノードとしての役割を果たしており、そのため、局200は、送信がアクセス・ポイント120から発するという事実に依拠することができる。無線ネットワーク環境100は、例えば、IEEE802.11標準、または802.11a、bおよびgなどの802.11標準の様々な拡張版、あるいはHIPERLAN/2標準に従って実装することができる。
IEEE802.11プロトコルは、全ての通信がアクセス・ポイント120を介して中継されることを規定しており、したがって、対象となる各送信(同じ無線チャネル上で他のアクセス・ポイント120がアクティブである場合もある)は、局200が関連付けられているアクセス・ポイント120からのものである。このような通信プロトコルの例として、IEEE802.11プロトコルの拡張サービス・セット(ESS)モードが挙げられる。このプロトコルでは、局200が、全ての通信を中継するアクセス・ポイント120に関連付けられる。
アクセス・ポイント120と無線局200は、送信電力レベル制限に関する情報を含むフレームを交換する。アクセス・ポイント120では、ネットワーク・アドミニストレータが国の選択ができるようにアクセス・ポイント120を構成すると、国情報が利用可能になる。局200は、アクセス・ポイント120からこの情報を受信する。送信電力レベル制限を交換するためのフレーム・フォーマットについては、例えば、IEEEの「Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems−LAN/MAN Specific Requirements−Part 11: Wireless MAC and PHY Specifications: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz band in Europe(システム間の電気通信および情報交換のための標準の補遺―LAN/MAN特定要件―第2部:無線MACおよびPHYの仕様:ヨーロッパにおける5GHz帯域のスペクトルおよび伝送電力の拡張)」P.802.11h・D2.0(2002年3月)に記載されている。
図2は、本発明が動作可能な、例示的な従来のMIMO環境を示す。図2に示すように、例示的な従来のMIMOシステム200は、ソース信号S1〜SNt、送信機TX1〜TXNt、送信アンテナ210−1〜210−Nt、受信アンテナ215−1〜215−Nr、受信機RX1〜RXNrを備えている。MIMOシステム200は、複数の送信アンテナ210で別々のデータ・ストリームを送信し、各受信機RXはこれらのデータ・ストリームの組合せを受信する。
本明細書で使用しているように、「MIMO」という用語は、複数の送信層が存在するシステム、すなわち、いくつかの区別できるストリームが、異なるアンテナから同じ周波数チャネルに送信されるシステムを意味するものとする。このようなMIMO送信を受信するための、様々な構成による1つまたは複数の受信アンテナが存在し得ることに注意されたい。速度向上のための代表的な実装においては、送信アンテナと同じ数の受信アンテナ、または送信アンテナよりも多数の受信アンテナが備えられる。
MIMOシステムのパフォーマンスは、無線チャネル中に提供された散乱に依拠する。本発明は、散乱が不充分で、様々なチャネル要素間の相関(すなわち、空間チャネル相関)が所定の閾値を超える場合には、システムは、それらの複数アンテナを使ってデータ速度を向上させることができないことを認識している。散乱は、送信機と受信機(あるいは、アクセス・ポイント(AP)と局(STA))の両方の周囲環境に依存する。
本発明の一態様によれば、以下に図6に関連して説明する自動データ速度制御装置600は、相関、チャネルの遅延スプレッド、および信号の品質(例えば、SNRまたはコンスタレーション誤りベクトルで表現される品質)の関数であるデータ速度アドバイザ610を含む、自動データ速度制御機能を提供する。
相関の原理
前述したように、データ速度アドバイザ610は、局間の相関に基づいてデータ速度を選択する。この相関を測定するための測定値の1つとして、MIMOチャネルの対応する1組の固有値が挙げられる。これは、チャネル応答から推定することができる。さらに、MIMOリンクのパフォーマンスは、信号対雑音比(SNR)にもかなり依存している。SNRは、パケットのプリアンブルから、または前に受信したパケットから推定することができる。このMIMOチャネルの推定は、あらゆる場合において、送信データの復旧を成功させるために必要である。リンクの品質を測定するための別の測定値としては、送信され、誤りありで、または誤りなしで宛先によって受信されたパケットのパーセンテージが挙げられる。例えば、これらは、それぞれ、受信されなかった肯定応答の数または受信された肯定応答の数から決定される。
前述したように、データ速度アドバイザ610は、局間の相関に基づいてデータ速度を選択する。この相関を測定するための測定値の1つとして、MIMOチャネルの対応する1組の固有値が挙げられる。これは、チャネル応答から推定することができる。さらに、MIMOリンクのパフォーマンスは、信号対雑音比(SNR)にもかなり依存している。SNRは、パケットのプリアンブルから、または前に受信したパケットから推定することができる。このMIMOチャネルの推定は、あらゆる場合において、送信データの復旧を成功させるために必要である。リンクの品質を測定するための別の測定値としては、送信され、誤りありで、または誤りなしで宛先によって受信されたパケットのパーセンテージが挙げられる。例えば、これらは、それぞれ、受信されなかった肯定応答の数または受信された肯定応答の数から決定される。
本発明は、複数のアンテナを備えた局またはアクセス・ポイントを含むWLANネットワークにおいて、個々の局に提供される速度を最大限にしようとするものである。これは、SNR、チャネルの遅延スプレッド、チャネル相関、および誤りのある受信パケットのパーセンテージを使って、最も好ましい送信特性(例えば、変調のサイズ、コーディング速度、および独立データ・ストリームの数)を選択することによって達成される。
図3は、本発明の特徴を組み込んでいる例示的な送受信局300(または、アクセス・ポイント120)の概略構成図である。このように、本発明の送信データ速度制御の態様は、局300とアクセス・ポイント120の両方において適用できることに注意されたい。局300はそれぞれ、例えば、パーソナル・コンピュータ・デバイス、または、本発明の特徴および機能を提供するように本明細書において修正された、セルラ電話、携帯情報端末、またはページャなどの、無線通信機能を有するいずれかのデバイスとして実施することができる。
図4に示すように、例示的な局300は、自動データ速度制御装置600を含む。これについては、以下に、図6に関連してさらに説明する。さらに、送受信局300は、データの速度を制御する、媒体アクセス制御装置(MAC)305を含む。この例示的な実施形態では、MAC305が自動データ速度制御装置600を含む。別の実装では、自動データ速度制御装置600が、MAC305と対話する別個のデバイスであってもよい。一般に、自動データ速度制御装置600は、ベースバンド・プロセッサ320が使用する速度および変調を判断する。ベースバンド・プロセッサ320は、RF回路430に信号を供給し、RF回路430は、周知の方法でその信号を1つまたは複数のアンテナ340−1〜340−Nに供給する。
図4は、MIMOベースのOFDM無線デバイスのパフォーマンスに対するSNRおよびチャネル相関の影響を示す。図4は、IEEE802.11aシステムの拡張版である、2台の送信機と2台の受信機(2×2)のシステムのビット誤り率(BER)パフォーマンス400を示す。この例示のシステムは、コーディング速度が0.75で108(2×54)Mbpsのデータ速度をもたらす、64−QAM変調を使用する。A.van ZelstおよびJ.S.Hammerschmidt著「A Single Coefficient Spatial Correlation Model for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Radio Channels(複数入力複数出力(MIMO)無線チャネルのための単一係数空間相関モデル)」(URSI XXVII総会(2002年8月17〜24日)議事録、1〜4(2002年))中に記載されているように、MIMOチャネルにおける相関はモデル化される。
ここで、ρは0から1の間で変化する、相関をモデル化するパラメータである。特に、0に等しいρは、全く相関していないことに対応し、1に等しいρは完全に相関していることに対応する。レイリー・フェージングによる減衰電力遅延プロファイルが適用される。一般に、図4に示すように、SNRが増加するとパフォーマンスは向上し(すなわち、BERは低下し)、相関係数が増加するとパフォーマンスは低下する。
図5は、相関ρが0に等しい、2台の送信機と2台の受信機(2×2)の構成の場合の、SNRの関数としてのBERパフォーマンス500を示す。異なるデータ速度510−1〜610−6は、それぞれ、12、24、48、72、108Mbpsの速度に対応する。これらの異なる速度510−1〜510−6は、コーディング速度と変調を変えることによって(802.11a/gにおいてもなされているように)得られる。図5に示すように、BERパフォーマンスはSNRとデータ速度の関数である。あるSNRで受信機が動作している場合、要求BERパフォーマンスを達成するデータ速度を選択することができる。図5は、BERパフォーマンスおよびSNR要件に対する変調およびコーディング速度の影響を示している。
例示的なパフォーマンス・パラメータの推定
信号対雑音比(SNR)
他の端末との無線チャネルのSNRを、受信したパケットのプリアンブルを使って推定することができる。これは、いずれかの受信パケットのプリアンブル中にあるロング・トレーニング(LT)記号を使って行うことができる。例えば、IEEE標準802.11a「5GHz帯域の高速物理層」(1999)で提案されているロング・トレーニング記号は、記号と循環プレフィックスの反復である。同期化の後、2種類のバージョンのトーニング記号の唯一の相違は雑音である。したがって、2つの記号の減算を行うことによって、雑音の推定値が得られる。
信号対雑音比(SNR)
他の端末との無線チャネルのSNRを、受信したパケットのプリアンブルを使って推定することができる。これは、いずれかの受信パケットのプリアンブル中にあるロング・トレーニング(LT)記号を使って行うことができる。例えば、IEEE標準802.11a「5GHz帯域の高速物理層」(1999)で提案されているロング・トレーニング記号は、記号と循環プレフィックスの反復である。同期化の後、2種類のバージョンのトーニング記号の唯一の相違は雑音である。したがって、2つの記号の減算を行うことによって、雑音の推定値が得られる。
別のより正確なSNR測定方法としては、パケット中の検出データを使用することが挙げられる。例えば、最小二乗推定を使って、コンスタレーション・ポイントの推定値から、スライスした後の検出コンスタレーション・ポイントを減算する。その結果、推定の中の誤りが得られる。誤りの統計は、信号と雑音のレベルの比率に関する。SNRを測定するための別の技術として、パケット受信中に受け取ったエネルギー・レベル(信号レベル)と、チャネル上の休止期間中に受け取ったエネルギー・レベル(雑音レベル)を測定することが挙げられる。SNRの数字は、これら2つの値の減算を行うことによって得られる。
これらのパラメータ、またはいくつかのパケットの移動平均をテーブルに記憶させることができる。このテーブルは、以下にさらに説明するように、強化されたデータ速度選択において使用することができる。
チャネル相関
チャネル相関
チャネル相関、すなわちMIMO相関は、MIMOチャネル・マトリックスHから推定することができる。コヒーレント検波を使用しているシステムには、あらゆる場合においてチャネルの推定値が必要である。有効自由度(EDOF)や有効寸法(ED)など、この相関を測定するための測定値がいくつか提案されている。それらの測定値は全て、チャネルを介していくつの独立データ・ストリームを送信することができるかを判断するために使用される。
本発明は、チャネル・マトリックスの固有値(EV)または特異値(SV)を計算することを提案する。この値は、特異値分解(SVD)を使って計算することができる。全く相関していないMIMOチャネルでは、これらのEVは全て同じ値であり、高い値になる。相関しているチャネルでは、いくつかのEVが低い値になる。したがって、相関を測定するための好ましい測定値は、複数EVのうちの最大値およびそれらの間の比である。
受信したACKの数と受信できなかったACKの数の差
受信したACKの数と受信できなかったACKの数の差
受信したACKの数と受信できなかったACKの数の差を計算することができる。この測定では、受信した肯定応答の数と受信できなかった肯定応答の数を記憶する。この統計を計算するために使用されるパケットの数は、所与のデータ速度で送信されたパケットに関連する全てのACK、または所与のデータ速度における最後のX個のパケットに基づくことができる。
チャネル相関に基づいたデータ速度の適応化
チャネル相関に基づいたデータ速度の適応化
図6は、本発明の特徴を組み込んでいる自動データ速度制御装置600の概略構成図である。自動データ速度制御装置600は、参照により本明細書に組み込まれている、2003年12月26に出願した「Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System」という名称の合衆国特許出願第10/745,883号に記載してある技術であって、本明細書では本発明の特徴および機能を組み込むように修正してある技術を使って実施することができる。
一般に、自動データ速度制御装置600は、データ速度アドバイザ610からの情報に基づいて速度制御の適応化を行う。以下にさらに説明してあるように、データ速度アドバイザ610は、ベースバンド・プロセッサから受信した信号品質情報を使用する。信号の品質は、沈黙時間中に何らかの平均化によって測定された、受信信号の強度および雑音レベルから導出され、あるいは、受信したEVM(802.11a標準に記載されているように、誤りベクトルの大きさ)から導出される。本発明の一態様によれば、自動データ速度制御装置600はまた、最適な送信スキームを選択する際にチャネルに対するリンクの相関も考慮する。
図6に示すように、自動データ速度制御装置600は、データ速度アドバイザ610およびデータ速度アルゴリズム620を含む。例示的なデータ速度アドバイザ610は、以下に図7に関連して説明するルックアップ・テーブル700を使って、速度アドバイスを生成する。一般に、ルックアップ・テーブル700は、所与のSNRおよび相関に対して使用するための適切な送信モード(変調のタイプ、コンスタレーション・サイズおよびコーディング速度)を提供する。
局は、SNRおよび受信できなかった肯定応答(ACK)の数(すなわち、受信したACKの数と受信できなかったACKの数の差)を観察することによって、APへのリンクの品質を監視することができる(例えば、インフラストラクチャ基本サービス・セット(BSS)モードで)。受信できなかったACKの数は、直接、誤りのある受信パケットの数に関連する。次いで、このリンクの品質を使って、データ速度、すなわち、局が通信に使用すべき変調のタイプ、コンスタレーション・サイズおよびコーディング速度を、データ速度選択アルゴリズムを通して判断する。同様に、アクセス・ポイントは、関連する全ての局へのリンクを監視し、そのそれぞれについて最適なデータ速度を選択する。また、独立基本サービス・セット(IBSS)モードでは、あらゆる局は、それが通信を行う他の全ての局へのリンクについての情報を収集し、そのぞれぞれについてデータ速度を選択する。
図6に示すように、自動データ速度制御装置600は、2つの相互動作するオブジェクト、すなわち速度アドバイザ・オブジェクト610とデータ速度アルゴリズム・オブジェクト620を含む。例示的な速度アドバイザ610は、リンクのDCQ(データ速度通信品質)またはDSQ(データ速度信号品質)(またはその両方)に基づいて最適速度を決定する。DCQ値は、モデムから読み取った信号と雑音のレベルに基づいた、SNRの指示である。DSQ値もSNRの指示であるが、こちらはOFDMコンスタレーション誤りに基づく。速度アドバイザ・オブジェクトは、所定のテーブル700を使って、信号品質値を最適データ速度にマップし、データ速度を下げるか、そのまま維持するか、上げるかについてのアドバイスを、データ速度アルゴリズム・オブジェクト620に与える。
データ速度アルゴリズム・オブジェクト620は、アドバイザ610からのアドバイスを使って、現在のデータ・フレーム送信のデータ速度を選択する。ACKが受信できなかった場合、データ速度アルゴリズム・オブジェクト620は、耐用命数終了タイマが終了する前に現在のフレームが配信される可能性を高めるために、次の再送信のデータ速度を一時的に下げることができる。さらに、データ速度アルゴリズム620は、DCQおよびDSQの値に基づいて、配信されたフレーム(すなわち、失われたACKがあったとしてもわずか)の履歴が、無線リンクの動作が速度アドバイザ610が考えているよりも良いことを示している場合には、データ速度を上げることができる。
図6は、データ速度アルゴリズム620の様々な状態の間の遷移を示す。例示的なデータ速度アルゴリズム620は、以下の4種類の状態を含む。すなわち、
局300が通常に動作する、通常動作状態650、
局300が、あるフレームをより高速なデータ速度で送信しようとしている試験状態660、
局300が、ACKを受信できなかったフレームについて、同じデータ速度で再送信しようとしている再送信状態670、および
局300が通常に動作する、通常動作状態650、
局300が、あるフレームをより高速なデータ速度で送信しようとしている試験状態660、
局300が、ACKを受信できなかったフレームについて、同じデータ速度で再送信しようとしている再送信状態670、および
局が、ACKを受信できなかったフレームについて、受信できなかったACKそれぞれの場合よりも低いデータ速度で再送信しようとしている再試行終了回避フォールバック状態680。データ速度アルゴリズム720についてのより詳細な説明は、2003年12月26に出願した合衆国特許出願第10/745,883号を参照されたい。
本発明は、MIMOシステムの場合、現在のリンクの情報だけでなくリンクのチャネル相関も使って最適な送信スキームを選択することにより、データ速度アルゴリズム・オブジェクト620を改良できることを認識している。言い換えれば、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンステレーション・サイズ、コーディング速度を送信するアンテナの数は、SNR、受信できなかったACKと受信されたACKの数の差、およびチャネル・マトリックスの相関に基づいている。したがって、図6に示すように、相関情報がデータ速度アドバイザ610への入力として追加される。以下に図7に関連して説明するように、速度アドバイザ610は、チャネル相関と現在のリンクの情報(DCQ値および/またはDSQ値)の組合せを使って、独立データ・ストリーム(すなわち、独立アンテナ)の最適な数を選択し、また、それらのストリームのそれぞれについて、正確なデータ速度など、どの変調タイプおよびコーディングを利用すべきかを選択する。それら両方の決定は、相関およびDCQ/DSQをデータ・ストリームの数にマップし、DCQ/DSQをそれらのストリームに対して使用すべきデータ速度にマップする、1つまたは複数の所定のテーブル700に基づくことができる。
図7は、2つの送信機(TX)分岐を備え、変調の深度およびコーディング速度を変化させることによって速度aからhを適用する(アンテナごとに)例示的なシステムについて、図6の速度アドバイザ610が使用できる例示的なデータ速度テーブル700を説明する、サンプル・テーブルである。例えば、この例示的なシステムは、以下の例示的な速度a〜hを使用することができる。
速度a:BPSK、速度1/2コーディング=6Mbps
速度b:BPSK、速度3/4コーディング=9Mbps
速度c:QPSK、速度1/2コーディング=12Mbps
速度d:QPSK、速度3/4コーディング=18Mbps
速度e:16QAM、速度1/2コーディング=24Mbps
速度f:16QAM、速度3/4コーディング=36Mbps
速度g:64QAM、速度2/3コーディング=48Mbps
速度h:64QAM、速度3/4コーディング=54Mbps
速度a:BPSK、速度1/2コーディング=6Mbps
速度b:BPSK、速度3/4コーディング=9Mbps
速度c:QPSK、速度1/2コーディング=12Mbps
速度d:QPSK、速度3/4コーディング=18Mbps
速度e:16QAM、速度1/2コーディング=24Mbps
速度f:16QAM、速度3/4コーディング=36Mbps
速度g:64QAM、速度2/3コーディング=48Mbps
速度h:64QAM、速度3/4コーディング=54Mbps
テーブル700は、特定のSNRと相関のペアに対する推奨データ速度を示している。この速度は、使用すべき送信分岐の数、および推奨される変調/コーディング速度の組合せからなる。
0という相関が空間相関が全くない場合を表し、1という相関が完全に相関する信号の場合を表すことに注意されたい。2台の送信機と2台の受信機からなるシステムの場合、相関マトリックスは以下の式によって得られる。
上式において、ρはテーブルに示されている相関の測定値を表し、Hはチャネル・マトリックスを表す。
図8は、相関が全くない場合の速度選択を適用するシステムの最大スループットを示す。最大スループットは、(1−PER)*(速度のスループット)として計算される。この場合PERはパケット誤り率を表す。この例では、速度のスループットは、BPSKの場合は12Mbpsに等しく、QPSKの場合は24Mbpsに等しく、16QAMの場合は48Mbpsに等しく、64QAMの場合は72Mbpsに等しい。実線は、1つの送信機分岐の場合の結果を表し、破線は2つの送信機分岐の場合の結果を表す。曲線の包絡線(線810によって強調表示)は、このデータ速度選択スキームによって選択された速度である。図8から、SNR値がきわめて低い場合にのみ送信機が1台の場合が選択され、SNR値が高い場合には送信機が2台の場合が選択されることが明らかである。
図9は、相関ρが0.8に等しい場合の同じ結果を示す。この場合、2つの送信機分岐の場合のパフォーマンスは著しく低下する。ここで、データ速度選択アルゴリズムは、SNRが33dBになるまでは常に、1つの送信機分岐に対応する速度を選択しており、SNRが33dBの時点で、2送信機16QAM速度を選択している。
本明細書に示し、説明した実施形態および変形実施形態は、単に本発明の原理を例示しているものにすぎず、当業者であれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく様々な修正実施形態を実施できることを理解されたい。
Claims (10)
- チャネル相関の測定値に基づいて送信されるデータの送信速度を適応させるデータ速度制御装置を含む無線通信デバイス。
- 前記データ速度制御装置が、さらに、現在のリンクの情報に基づいて送信速度を適応させる、請求項1に記載の無線通信デバイス。
- 前記送信速度が、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンスタレーション・サイズ、およびコーディング速度を送信するいくつかのアンテナのうち1つまたは複数を定義する、請求項1に記載の無線通信デバイス。
- 前記データ速度制御装置が、次のフレーム送信の予想される信号品質に基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項1に記載の無線通信デバイス。
- 前記データ速度制御装置が、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも低い場合にデータ速度を下げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項1に記載の無線通信デバイス。
- 前記データ速度制御装置が、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも高い場合にデータ速度を上げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項1に記載の無線通信デバイス。
- 1つまたは複数のデータ・フレームを送信する工程と、
チャネル相関の測定値に基づいて前記データの送信速度を適応させる工程とを含む方法。 - 前記適応させる工程が、さらに、現在のリンクの情報に基づいて前記送信速度を適応させる、請求項7に記載の方法。
- 前記送信速度が、独立データ・ストリーム、変調のタイプ、コンスタレーション・サイズ、およびコーディング速度を送信するいくつかのアンテナのうち1つまたは複数を定義する、請求項7に記載の方法。
- 前記適応させる工程が、次のフレーム送信の予想される信号品質に基づいて、あるいは、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも低い場合にはデータ速度を下げ、現在の信号品質が所与のデータ速度に要求される最低限度の信号品質よりも高い場合にはデータ速度を上げるデータ速度アドバイスに基づいて、前記送信速度を適応させる、請求項7に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US52817103P | 2003-12-09 | 2003-12-09 | |
US10/949,444 US20050136844A1 (en) | 2003-12-09 | 2004-09-24 | Method and apparatus for automatic data rate control using channel correlation in a wireless communication system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005176380A true JP2005176380A (ja) | 2005-06-30 |
JP2005176380A5 JP2005176380A5 (ja) | 2008-01-24 |
Family
ID=34527128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004356521A Abandoned JP2005176380A (ja) | 2003-12-09 | 2004-12-09 | 無線通信システムにおいてチャネル相関を使用した自動データ速度制御のための方法および装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20050136844A1 (ja) |
EP (1) | EP1542385A3 (ja) |
JP (1) | JP2005176380A (ja) |
KR (1) | KR20050056146A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006197117A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | セル別レート制御方法、基地局および端末 |
JP2009543189A (ja) * | 2006-07-06 | 2009-12-03 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | 電子装置の電力管理システム |
JP2010514258A (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-30 | トムソン ライセンシング | 通信システムのための無レート符号復号法 |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050143027A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-06-30 | Hiddink Gerrit W. | Method and apparatus for automatic data rate control in a wireless communication system |
JP4128961B2 (ja) * | 2004-01-26 | 2008-07-30 | 株式会社東芝 | 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム |
US7355997B2 (en) * | 2004-05-07 | 2008-04-08 | Cisco Technology, Inc. | Data rate shifting methods and techniques |
US7620096B2 (en) * | 2004-05-25 | 2009-11-17 | New Jersey Institute Of Technology | Equal BER power control for uplink MC-CDMA with MMSE successive interference cancellation |
WO2006012211A2 (en) * | 2004-06-24 | 2006-02-02 | Meshnetworks, Inc. | A system and method for adaptive rate selection for wireless networks |
US7525988B2 (en) * | 2005-01-17 | 2009-04-28 | Broadcom Corporation | Method and system for rate selection algorithm to maximize throughput in closed loop multiple input multiple output (MIMO) wireless local area network (WLAN) system |
US7395066B2 (en) * | 2005-06-15 | 2008-07-01 | Nokia Corporation | Method, system and device for improving performance during cell change |
US7542421B2 (en) * | 2005-09-09 | 2009-06-02 | Tropos Networks | Adaptive control of transmission power and data rates of transmission links between access nodes of a mesh network |
US7822130B2 (en) * | 2005-09-23 | 2010-10-26 | Litepoint Corporation | Apparatus and method for simultaneous testing of multiple orthogonal frequency division multiplexed transmitters with single vector signal analyzer |
US7706250B2 (en) | 2005-09-23 | 2010-04-27 | Litepoint Corp. | Apparatus and method for simultaneous testing of multiple orthogonal frequency division multiplexed transmitters with single vector signal analyzer |
US7792559B2 (en) * | 2005-12-12 | 2010-09-07 | Wi-Lan, Inc. | Self-installable switchable antenna |
US7720499B2 (en) * | 2006-02-27 | 2010-05-18 | Tropos Networks, Inc. | Regulation of transmission power control in mitigate self interference by optimizing link transmission parameters in a wireless network |
JP4594881B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2010-12-08 | 富士通株式会社 | 多入力多出力通信装置 |
ES2388751T3 (es) * | 2006-04-25 | 2012-10-18 | Lg Electronics Inc. | Procedimiento para transmitir datos utilizando recursos en operaciones de solicitud de repetición automática híbrida |
US8036186B2 (en) * | 2006-07-26 | 2011-10-11 | Tropos Networks, Inc. | Adaptively setting transmission power levels of nodes within a wireless mesh network |
JP4974641B2 (ja) * | 2006-10-24 | 2012-07-11 | 三洋電機株式会社 | 無線装置 |
KR101355306B1 (ko) * | 2006-12-14 | 2014-01-23 | 톰슨 라이센싱 | 통신 시스템에서 연쇄 코딩/디코딩 |
EP2122884B1 (en) | 2006-12-14 | 2014-06-18 | Thomson Licensing | Rateless encoding and decoding in communication systems |
JP2010514259A (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-30 | トムソン ライセンシング | 通信システムのための変調指示方法 |
CN101558593A (zh) * | 2006-12-14 | 2009-10-14 | 汤姆逊许可证公司 | 通信系统的带自适应调制的arq |
US8102765B2 (en) | 2007-06-22 | 2012-01-24 | Microsoft Corporation | Correlation-based rate adaptation for communication networks |
JP5111074B2 (ja) * | 2007-11-28 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 通信装置およびその制御方法 |
US8055266B1 (en) | 2008-08-26 | 2011-11-08 | Sprint Spectrum L.P. | System and method for reducing interference and noise to improve wireless communications |
US20130044795A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Steven J. Busak | System and method for automatic baud rate selection for facsimile transmit and receive |
US9306640B2 (en) * | 2012-09-07 | 2016-04-05 | Qualcomm Incorporated | Selecting a modulation and coding scheme for beamformed communication |
US9425929B2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-08-23 | Alcatel Lucent | Wireless communication with suppression of inter-cell interference in large-scale antenna systems |
US20160037559A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Qualcomm Incorporated | Method and system for estimating available capacity of an access point |
US10715233B2 (en) * | 2017-08-31 | 2020-07-14 | Qualcomm Incorporated | Sounding reference signal (SRS) transmit antenna selection |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002217752A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-08-02 | Lucent Technol Inc | Mimoシステムの送信器および受信器 |
EP1255369A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-06 | TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (publ) | Link adaptation for wireless MIMO transmission schemes |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6233231B1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-05-15 | Motorola, Inc. | Data transmission within a spread-spectrum communication system |
US7103325B1 (en) * | 2002-04-05 | 2006-09-05 | Nortel Networks Limited | Adaptive modulation and coding |
US7184713B2 (en) * | 2002-06-20 | 2007-02-27 | Qualcomm, Incorporated | Rate control for multi-channel communication systems |
US6847809B2 (en) * | 2002-08-23 | 2005-01-25 | Qualcomm Incorporated | Wireless communication data rate control prediction method and system |
EP1511189B1 (en) * | 2002-11-26 | 2017-09-06 | Wi-Fi One, LLC | Communication method, transmitter apparatus and receiver apparatus |
-
2004
- 2004-09-24 US US10/949,444 patent/US20050136844A1/en not_active Abandoned
- 2004-12-08 KR KR1020040103043A patent/KR20050056146A/ko not_active Application Discontinuation
- 2004-12-08 EP EP04257641A patent/EP1542385A3/en not_active Withdrawn
- 2004-12-09 JP JP2004356521A patent/JP2005176380A/ja not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002217752A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-08-02 | Lucent Technol Inc | Mimoシステムの送信器および受信器 |
EP1255369A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-06 | TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (publ) | Link adaptation for wireless MIMO transmission schemes |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006197117A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | セル別レート制御方法、基地局および端末 |
JP4523424B2 (ja) * | 2005-01-12 | 2010-08-11 | 三菱電機株式会社 | セル別レート制御方法、基地局および端末 |
JP2009543189A (ja) * | 2006-07-06 | 2009-12-03 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | 電子装置の電力管理システム |
JP2010514258A (ja) * | 2006-12-14 | 2010-04-30 | トムソン ライセンシング | 通信システムのための無レート符号復号法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050056146A (ko) | 2005-06-14 |
EP1542385A2 (en) | 2005-06-15 |
EP1542385A3 (en) | 2007-09-05 |
US20050136844A1 (en) | 2005-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005176380A (ja) | 無線通信システムにおいてチャネル相関を使用した自動データ速度制御のための方法および装置 | |
Chevillat et al. | A dynamic link adaptation algorithm for IEEE 802.11 a wireless LANs | |
US8102939B2 (en) | Link adaptation | |
US20060221847A1 (en) | Method and apparatus for selecting transmission modulation rates in wireless devices for A/V streaming applications | |
US9271192B1 (en) | Rate adaptation in wireless systems | |
CA2412038C (en) | Adaptive mac fragmentation and rate selection for 802.11 wireless networks | |
US8554148B2 (en) | Data transmission/reception apparatus and method for wireless communication system | |
JP4597652B2 (ja) | 無線通信システムにおいてチャネル相関を使ってアクセス・ポイントを選択するための方法および装置 | |
WO2005112325A1 (en) | Method and apparatus to provide adaptive transmission parameters for wireless networks | |
JP2008512024A (ja) | 無線網におけるリンク適応のための方法及びシステム | |
US7145876B2 (en) | Method and apparatus incorporating adaptive datalink framing for message communication | |
CN109756301A (zh) | 无线通信传输带宽和调制方式的选择方法 | |
US8265564B2 (en) | Apparatus and method for transmitting data in wireless communication system | |
US10952086B2 (en) | Fast rate adaptation for WLAN devices | |
JP2004222260A (ja) | リンク適応方法、ワイヤレス通信システム及び受信機 | |
JP2008512025A (ja) | 無線網におけるエラー識別のための方法及びシステム | |
US20180199272A1 (en) | Selection of transmission modes in dense wireless networks | |
Zhao et al. | RainbowRate: MIMO rate adaptation in 802.11 n WiLD links | |
US9521579B1 (en) | Method and apparatus for rate adaptation in a wireless communication system | |
Lee et al. | Channel quality-based rate adaptation scheme for wireless networks | |
Nadeau | Situation-Aware Rate and Power Adaptation Techniques for IEEE 802.11 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071204 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100913 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20101213 |